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高性能电子封装铜合金关键制备技术与应用

1090 编辑：北方有色网来源：河南科技大学

2024-08-22 17:14:07

成果简介：

集成电路技术作为一个国家国民经济和国防建设的战略核心，一直受到我国政府的高度重视。作为电子信息材料的重要组成部分，电子封装铜合金在集成电路中起着支撑芯片、传递信号、散失集成电路工作时产生的热量的重要作用。目前已开发出的电子封装铜合金有Cu-Ni-Si、Cu-Fe、Cu-Fe-P、Cu-Cr-Zr、Cu-Ag 等。但是我国在Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金研制中与国外相比长期处于落后状态，且大量依赖进口。本项目开发了微合金化Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金，对合金的成分设计和制备加工工艺进行了研究，为我国电子封装铜合金的研制与开发提供了重要的技术支撑，取得了显著的经济和社会效益。

(1)发明了系列微合金化Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金。在Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金中加入微量合金元素与稀土元素，成功设计开发了Cu-Cr-Zr-(Ce、Y、Nd)、Cu-Cr-Zr-(Ni、Ti)-Re、Cu-Cr-Zr-(Ag、P)-Re 和Cu-Ni-Si-(Ag、P、Cr)等一系列合金，其性能指标完全满足实际需要。

(2)开发了冷变形与时效结合的组合加工技术。系统研究了时效前预冷变形，以及微量合金元素和稀土元素相互作用对Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金时效析出的影响及其规律;通过改善加工工艺(多次冷变形和时效相结合的方式)提高了合金的综合性能，发现合金元素和稀土元素的添加提高了合金的抗拉强度、导电率、硬度和抗软化温度，如Cu-Ni-Si-P 合金的抗拉强度达到804 MPa，在国内外少有报道;特别对Cu-Cr-Zr-(Ce、Y)合金在250-400 °C范围内时效特性和综合性能以及析出相进行了研究，发现时效析出相为体心立方Cr 相和Cu4Zr 相，在该温度范围内的时效性能研究在国内外几乎没有报道，具有一定的创新性。

(3)优化和制定了Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金的热加工关键技术。系统考察了Cu-Cr-Zr和Cu-Ni-Si 合金在高温热变形条件下的组织结构变化、动态再结晶机理以及析出相的强化机制，计算了合金在热变形中的参数，建立了合金的热加工模型，最终制定了Cu-Cr-Zr 和Cu-Ni-Si 合金的热加工工艺。